Могут ли меняться физические константы?

Черная дыра малой массы
Гигантская звезда на орбите вокруг чёрной дыры малой массы. Авторы и права Sci-NewsCom.

Мир вокруг нас кажется постоянным с точки зрения физических законов. Теории и уравнения абсолютны и универсальны, их центром являются фундаментальные физические константы: скорость света, масса протона, гравитационная постоянная. Но на самом ли деле эти константы постоянны? Что произойдёт с нашими теориями, если они [константы] изменятся?

Хоть физические теории дают нам яркое представление о Вселенной, они не объясняют физические константы. Мы не знаем почему скорость света равна 299 792 458 метров в секунду. Это просто результат экспериментов. Тоже самое верно и для других универсальных констант. Они лежат в центре физических теорий, всё что мы можем сделать – измерить их значение.

Новая система единиц
СИ после реформы. Часть определяющих констант заменены новыми: элементарный заряд e, постоянные Больцмана k, Авогадро NA и Планка h. Авторы и права: Emilio Pisanty / Wikimedia.

Поскольку эти константы коренятся в физических свойствах, обычно считается, что они неизменны в пространстве и времени. Каждый электрон, к примеру, имеет одинаковый заряд. Он должен иметь тот же заряд вне зависимости от положения: на Земле или в миллиардах световых лет от нас. Заряд, который электроны имеют в настоящий момент, не должны отличаться от того, что было в далёком прошлом.

Хотя это имеет смысл, это не обязательно верно. Многие очевидные нам предположения оказались ложными: от идеи, что Земля центр Вселенной до того, что космос подчиняется евклидовой геометрии. Так было проведено множество экспериментов в попытках подтвердить эти предположения.

Многие из этих экспериментов являлись астрономическими наблюдениями. Так как свету требуется время на преодоление расстояния, то чем глубже мы смотрим в космос, тем дальше в прошлое мы заглядываем. Галактика в миллиардах лет от нас видится такой, какой она была миллиард лет тому назад. Так если физические константы идентичны в далёких галактиках, то это означает, что константы постоянны не только в пространстве, но и во времени. И большинство экспериментов это подтвердили. Но недавнее исследование предполагает, что хотя бы некоторые из них нарушают наше представление в этом вопросе.

Галактика
Галактика SPT-S J034640-5204.9 возрастом почти 12 миллиардов лет. Авторы и права: Chandra / CSIRO.

Недавно проведённое исследование рассматривает величину, известную как постоянная тонкой структуры (альфа). Эта константа показывает отношение между квадратом заряда электрона и произведением скорости света на постоянную Дирака. Она известна как безразмерная константа (единицы измерения сокращаются), поэтому имеет одно и то же значение независимо от того, какие единицы измерения вы используете. Также она используется для характеристики атомных уровней. Если бы константа имела другое значение, то линии спектра атомов и молекул изменились предсказуемым образом.

Группа исследователей наблюдала излучение от квазара, известного как J1120+0641. Свет покинул квазар, когда Вселенной было всего лишь 800 миллионов лет, и он прошёл через несколько межзвёздных облаков перед тем, как достиг нас. Учёные измеряли линии спектра, проходившего через 4 области с различным расстоянием и материей между наблюдателем и квазаром и не нашли доказательств изменения в альфа (постоянная тонкой структуры), что означало постоянство константы во времени. Но величина альфы была немного отлична от её значений в похожих исследованиях. Это навело на мысль, что константа тонкой структуры может зависеть от вашего положения в космосе.

Квазар
Древний квазар в представлении художника. Авторы и права: NASA.

Это предположение породило множество статей по поводу изменяемости физических констант, но это заключение необоснованно. Во-первых, отклонение, найденное исследователями, очень мало в рамках погрешности. Также команда рассмотрела свет только от одного квазара, что даёт неоднозначное представление на предмет исследования, которое довольно тяжело проводить, но это значит, что нет оснований полагать, что другие данные не привнесут противоположных заключений на этот счёт. Это исследование лишь одно из многих, и пока другие изыскания полностью подтверждают постоянство физических констант.

И всё же более доказанным является факт о неизменности физических констант.

Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.